Getaran dan Gelombang

AhmadDahlan.NET – Semuanya serba bergetar, tanpa ada getaran mustahil alam semesta ini terbentuk. Mulai dari air yang tenang di dalam gelas, suara yang merambat dalam bentuk gelombang, kipas angin yang berputar, sampai pada layar monitor yang anda tatap ini sedang bervibrasi dengan cepat akan menghasilkan warna-warna yang pada akhirnya membuat anda bisa membaca tulisan ini.

A. Getaran

Getaran adalah gerakan bolak-bolak yang melewati sebuah titik yang sama pada interval waktu tertentu. Misalkan sebuah benda yang digantung pada sebuag pegas, kemudian diberikan gangguan maka benda tersebut akan bergetar sesuai dengan getaran harmonik dari sistem pegas dan massa benda.

Beban pada pegas yang ditarik lalu dilepas akan bergerak dari posisi A, O, -A, O lalu kembali ke A. Pada saat benda berada pada posisi yang sama misalnya ke A, benda ini disebut melakukan satu getaran penuh. waktu yang dibutuhkan oleh sebauh benda membentuk satu getaran penuh disebut sebagai Periode (T). Jika getaran ini cukup cepat maka kemungkinan akan mebentuk lebih dari satu getaran penuh dalam satu detik. Jumlah getaran dalam satu detik ini disebut sebagai Frekuensi (f). Dengan hubungan antara Periode dan Frekuensi sebagai berikut :

T = \frac{1}{f} 

dan

f=\frac{1}{T}

dimana

T = Periode (s)
f = Frekuensi (hz)

B. Gelombang

Gelombang dapat didefenisikan sebagai getaran yang merambat. Dalam proses perambatannya, gelombang membawa energi bersama. Pada saat gelombang merambat pada sebuah medium, gelombang yang ideal tidak menyebabkan medium berpindah.

Sebagai contoh, seutas tali yang terikat pada sebuah tiang, lalu diberikan gangguan maka energi pada gelombang akan tampak membuat tali berayun namun posisi tali tetap dipegang oleh si pemberi gangguan. Ilustrasinya seperti pada gambar di bawah :

Pada gelombang, ganguan yang diberikan disebut sebagai simpanga. Umumnya simpangan ini dilambangkan sebagai y dengan simpangan maksimal disebut sebagai Amplitodo (A). Pada gelombang, satu getaran penuh analog dengan 1 panjang gelombang yang disimbolkan sebagai lambda (λ).

1 Panjang Gelombang dapat dihitung dari sebuah titik dengan fase tertentu sampai akhirnya kembali pada fase pertama kali dihitung. Misalnya jika dimulai dari puncak gelombang, maka satu gelombang penuh akan terbentuk pada saat mencapai puncak gelombang berikutnya. demikian pula jika dimulai dari lembah, maka 1 gelombang penuh terbentuk sampai pada lembah berikutnya.

Perhatikan kembali ilustrasi simpangan yang diberikan pada tali. Ilustrasi tersebut menunjukkan bahwa energi dari gelombang merambat dari kiri ke kanan. Rambatan ini tidak lain adalah perpindahan posisi energi dalam selang waktu dan kerana merambat pada panjang gelombang, maka kecepatan gelombang dapat dihitung dengan persamaan berikut :

v = \lambda f = \frac{\lambda}{T}

a. Jenis-Jenis Gelombang

Gelombang bisa dikelompok berdasarkan beberapa karakteristik seperti berdasarkan medium perambatannya. Berdasarkan medium perambatannya gelombang terbai atas dua jenis yakni gelombang elektromagnetik yang merambat baik tanpa dan dengan medium. Pada medium, Propagasi Gelombang Elektromagnetik ini mengalami pola absorsi dan radiasi dari atom yang menjadi mediumnya.

Contoh gelombang ini adalah :

1. Gelombang Radio AM
2. Gelombang Radio FM dan TV Analog
3. Gelombang Mikro
4. Gelombang Infra Merah
5. Gelombang Cahaya Tampak
6. Gelombang Ultra Ungu
7. Sinar X
8. Sinar Gamma

Gelombang yang hanya merambat disertai dalam medium disebut sebagai gelombang mekanik. Contoh gelombang ini seperti gelombang pada laut, tali dan suara. Sebagaimana yang disebutkan sebelumnya, Gelombang ideal hanya merambatkan energi tanpa disertai dengan perpindahan materi penyusun medium-nya. Hanya saja di kejadian alam sangat sulit menemukan kondisi ini. Misalnya saja gelombang laut yang ikut membuat ombak di pantai, jika cukup besar maka gelombang ini menjadi Tsunami yang membawa massa air dan dapat menyapu benda-benda yang ada di bibir pantai.

Karena merambat melalui medium maka karakteristik gelombang yang sama akan mengalami perbedaan jika merambat pada medium yang berbeda. Karakteristik gelombang tersebut adalah Amplitudo, frekuensi, kecepatan suara bahkan sampai timbre suaranya. Misalnya saja pada saat merambat di medium yang lebih rapat, gelombang mekanik akan bergerak lebih cepat hanya saja Amplitudonya akan berkurang.

Gelombang mekanik ini bisa dibedakan lagi berdasarkan bentuk dari gelombang-nya yang dikenal dengan sebut Gelombang Transfersal dan Gelombang Longitudinal. Gelombang transfersal dapat dilihat pada gelombang tali yang diberi simpangan naik turun seperti ilustrasi sebelumnya. Gelombang Longitudinal adalah gelombang yang arah rambatan dan getarannya berhimpit/sejajar pada garis yang sama